فهرست مطالب

Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
Volume:9 Issue: 2, 2016

  • تاریخ انتشار: 1395/06/29
  • تعداد عناوین: 15
|
  • آرش کریم پور، داود طغرایی، امید علی اکبری، مجید زرین قلم، غلامرضا احمدی شیخ شبانی صفحات 209-220
    در کاربردهای مهندسی انتقال حرارت سیالات از اهمیت ویژه ای برخوردار است، بنابراین مهندسان و پژوهشگران، روش های متعددی را به منظور افزایش انتقال حرارت پیشنهاد کردند. در سال های اخیر روش های نوینی به کار گرفته شده است. یکی از این روش ها استفاده ازنانو سیالات است. نانو سیالات دارای خواص گرمایی مطلوبی نسبت به سیال پایه می باشند. در این تحقیق تاثیر تعلیق نانوذرات اکسید مس داخل سیال عامل آب با کسر حجمی 005/0(5/0%)، تحت رژیم جریان مغشوش در داخل مبدل حرارتی دو لوله ای جریان مخالف مورد بررسی قرار می گیرد و مشاهده می شود که تعلیق این میزان از نانو ذرات اکسید مس در داخل سیال پایه آب، منجر به بهبود قابلیت انتقال انرژی گرمایی این سیال عامل از سیستم می گردد. همچنین از سوی دیگر؛ تعلیق نانو ذرات منجر به افزایش افت فشار و ضریب اصطکاک سیال پایه نیز می گردند، اما محاسبات انجام شده نشان می دهند که تاثیرات مثبت استفاده از این میزان نانو ذرات معلق در آب بر بهبود انتقال گرما از سیستم؛ نسبت به تاثیرات منفی آنها بر افزایش افت فشار و ضریب اصطکاک غلبه می کند که این نتایج، محققان را به سوی استفاده از این نانو سیال به عنوان سیال عامل در کاربردهای عملی رهنمون می سازد.
    کلیدواژگان: بهبود انتقال انرژی گرمایی، مبدل حرارتی، نانوسیال
  • فرزاد فریبا*، رضا جمشیدی صفحات 221-230
    امروزه ساخت نانوکامپوزیت ها، برای دستیابی به موادی با خواص ترکیبی و بهبود خاصیت مواد، بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. یکی از بهترین روش های ساخت نانوکامپوزیت ها استفاده از روش متالورژی پودر است. زیرا با این روش علاوه بر این که ضایعات به حداقل می رسند می توان موادی را که دارای نقطه ی ذوب بالا هستند با مواد دارای نقطه ی ذوب پایین ترکیب نمود که این کار با روش ریخته گری بسیار دشوار خواهد بود. در این تحقیق آلیاژ تیتانیوم برای بهبود خواص مکانیکی با تقویت کننده ی کاربید سیلیسیم ترکیب شده است. از آن جا که پودر تقویت کننده ی کاربید سیلیسیم در مقیاس نانو می باشد، این دو ماده با هم تشکیل یک نانو کامپوزیت می دهند. روش متالورژی پودر بهترین راه برای ترکیب این دو ماده با هم می باشد. در این تحقیق برای تولید این نانو کامپوزیت، از روش فشردن استاتیکی(دستگاه پرس سرد) استفاده شده است. برای مقایسه، سه درصد مختلف تقویت کننده ی نانوپودر کاربید سیلیسیم و همچنین، سه فشار پرس مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین، آزمایش های چگالی، مشاهده مرزبندی دانه ها توسط میکروسکوپ الکترونی رویشی، تست فشار و آزمایش سختی روی آن ها انجام گرفت.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، متالورژی پودر، پرس استاتیکی سرد، تقویت کننده ی کاربید سیلیسیم
  • مهدی هدایتیان، خداداد واحدی صفحات 231-244
    در این مقاله به ارائه یک مدل تحلیلی فرآیند نفوذ پرتابه های فرسایشی در بتن تقویت شده به الیاف فولادی پرداخته شده است. نوآوری مدل تحلیلی ارائه شده در آن است که تاثیر طول به قطر الیاف فولادی و نسبت طول به قطر پرتابه و همچنین درصد حجمی الیاف استفاده شده در ماتریس بتن بر روی مقاومت ضربه ای بتن الیافی در سرعت های بالا مورد توجه قرار گرفته است.در شبیه سازی عددی از کد صریح و غیر خطی ال اس داینا استفاده شده است. پرتابه ها با سرعت 2500 متر بر ثانیه با جرم تقریبی 45 گرم و با سر نفوذگر نیم کروی، تخت و اجایو در بتن مسلح به الیاف فولادی با درصد های حجمی 1، 5/1 و 2 درصد نفوذ میکنند. پس از صحت سنجی مدل تحلیلی نفوذ با فرآیند شبیه سازی و کار آزمایشگاهی، نتایج نشان میدهد که پرتابه های با سر نفوذگر اجایو که فاکتور تیزی سر پرتابه پایینی دارد با سرعت باقیمانده بیشتری از اهداف خارج می شود و کارآیی آنها در نفوذ بهتر میباشد. به عبارت دیگر با افزایش نسبت طول به قطر پرتابه از 5/0 به 9/0، برای پرتابه هایی به ترتیب به شکل تخت، نیم کروی و اجایو، سرعت باقی مانده افزایش می یابد. همچنین با افزایش درصد حجمی الیاف فولادی در ماتریس بتن میزان تخریب سطح ناحیه رویی و زیرین بتن الیافی کاهش می یابد. مدل تحلیلی ارائه شده در فرآیند تغییرات سرعت پرتابه در حین نفوذ داخل بتن تقویت شده به الیاف فولادی از دستاوردهای مهم این تحقیق محسوب میشود.
    کلیدواژگان: پرتابه های فرسایشی، نفوذ، بتن تقویت شده، الیاف فولادی، مقاومت ضربه ای
  • حسن زمانی صفحات 245-258
    سوخت گاز طبیعی به عنوان یک سوخت جایگزین از خواص احتراقی مناسب و آلودگی کمتری برخوردار است و می تواند انتخاب مناسبی برای نسل آینده باشد. مدل های شبیه سازی از نظر کاهش در زمان و هزینه ها برای طراحی و توسعه موتورهای جدید و همچنین ارزش فنی در شناخت نقاطی که نیاز به توجه خاص در طراحی ها دارد، دارای اهمیت بسزایی هستند. در این پژوهش به ارائه مدلی ترمودینامیکی برای بررسی پارامترهای ترمودینامیکی یک موتور اشتعال جرقه ای با سوخت ترکیبی مخلوط متان (C2H6O) و اتانول (CH4) پرداخته می شود. پارامترهای ترمودینامیکی شامل فشار و دمای درون سیلندر موتور، کار خورجی، انتقال حرارت به دیواره سیلندر و حرارت اتلافی بواسطه نشتی هستند. برای شبیه سازی موتور، از روابط حاکم برای مدل سازی دو ناحیه ای احتراق استفاده شده است. این روابط در نرم افزار متلب به کد تبدیل شده و در نهایت با ترسیم نمودارها، مورد تحلیل قرار می گیرند. نتایج بیانگر این موضوع است که اضافه شدن درصدهای بالاتر اتانول به سوخت متان، افزایش مقادیر فشار درون سیلندر، کار خروجی و انتقال حرارت (در مرحله قدرت) را به همراه دارد. این در حالی است که متان خالص از کمترین انرژی اتلافی بواسطه نشتی و بیش ترین دما در ناحیه نسوخته برخوردار است.
    کلیدواژگان: موتورهای اشتعال جرقه ای، مخلوط متان و اتانول، شبیه سازی ترمودینامیکی، پارامترهای عملکردی موتور
  • محسن جعفری دینانی، امین کلاه دوز، سیدعلی افتخاری صفحات 259-268
    یکی از مشکلات عظیم صنعتگران در زمینه غلتک های میلگرد از جنس فولاد تندبر، آج-زدن این غلتک ها است که به علت عدم توانایی لازم در این کار، غلتک های تندبر تبدیل به غلتک های یکبار مصرف شده اند. یکی از مشکلات عظیم صنعتگران در زمینه غلتک های میلگرد از جنس فولاد تندبر، آج-زدن این غلتک ها است که به علت عدم توانایی لازم در این کار، غلتک های تندبر تبدیل به غلتک های یکبار مصرف شده اند.هنگامی که بر روی این غلتک ها نورد انجام می شود، به دلیل آستنیت باقیمانده، کار سختی بالایی پیدا می کند و آج زنی بسیار مشکل می شود. در این تحقیق غلتک های تندبر با سختی بالای 70 شورسی مورد بررسی قرار گرفتند. هدف ما به دست آوردن پارامترهای بهینه ماشینکاری است که به منظور دستیابی به این هدف با انجام کمترین آزمایش، روش RSM در نرم افزار مینی تب مورد استفاده قرار گرفت. ابزار CBN در همه تست ها عملکرد خوبی داشته و در بهترین حالت با سرعت برشی m/min 25، پیشروی mm/rev 05/0 و عمق بار mm 05/ 0در زمان 1080 ثانیه یک کالیبر آج زده شد.
    کلیدواژگان: نورد گرم، غلتک تندبر، میلگرد، آج زنی، RSM
  • سعید جاوید، آرش کریمی پور صفحات 269-280
    با توجه به نیاز افزایش راندمان انتقال حرارت در سیستم های حرارتی بخصوص در سیستم هایی با ابعاد میکرو و نانو وجود ایده استفاده از نانوسیالات در تجهیزات انتقال حرارت برای بهبود عملکرد آن ها بسیار مناسب می باشد.
    دراین مقاله جریان و انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال آب-مس در یک میکرو لوله در رژیم لغزشی تحت شار حرارتی ثابت در مقادیر رینولدز پایین به صورت عددی موردبررسی قرار می گیرد. شرط مرزی لغزش و پرش دمایی در دیواره برای اولین بار مورداستفاده قرار گرفت و نتایج به صورت پروفیل های سرعت و دما و محاسبه مقادیر ناسلت و افت فشار موضعی در ناحیه ورودی و توسعه یافته کانال ارائه شده است. اثر لغزش و استفاده از نانو سیالات بر انتقال حرارت در میکرو لوله بررسی گردیده است.
    نتایج نشان می دهد که عدد ناسلت در ناحیه توسعه یافته با افزایش لغزش در دیواره، افزایش و میزان افت فشار در این ناحیه کاهش می یابد و نتایج در این ناحیه مستقل از عدد رینولدز جریان هست. در ناحیه ورودی افزایش عدد رینولدز جریان نیز باعث افزایش این مقادیر در این ناحیه می-گردد. همچنین در این پژوهش مشاهده گردید افزودن نانو ذرات به سیال باعث افزایش انتقال حرارت جریان گردیده اما این مقدار ناچیز است.
    کلیدواژگان: نانوسیال آب مس، میکرو لوله، جریان لغزشی، پرش دمایی، جریان آرام
  • داوود میراحمدی، ابوالفضل غلام زاده صفحات 281-290
    فلزات روکشی، مواد فلزی دو یا چند لایه ای می باشند. امروزه فلزات روکشی به طور گسترده در صنعت کاربرد دارند. این ورق ها راه حل های موثری در عملکرد یا صرفه جویی هزینه و یا هر دو ایجاد می کنند. عملکرد فلزات روکشی بنا به کاربردهایشان به کاربردهای ساختمانی، تنظیمات انبساط حرارتی، کنترل های ترمومکانیکی (ترموستات)، الکتریکی، مغناطیسی، مقاوم به خوردگی، اتصال دهی و تزیینی تقسیم می شود. در هر گروه عملکردی، ممکن است چندین سیستم فلز روکشی حضور داشته باشد.
    در پژوهش حاضر با استفاده از فرآیند اتصال نوردی، ورق سه لایه آلومینیوم منیزیم- آلومینیوم خالص- فولاد زنگ نزن تولید شد. استحکام پیوند در حالت های مختلف با استفاده از آزمون کشش بررسی شد و با تحلیل تصاویر میکروسکوپ نوری استریو و میکروسکوپ الکترونی روبشی(FE-SEM)، کیفیت پیوند مورد ارزیابی قرار گرفت. از سطح مقطع پیوند در شرایط مختلف نمونه های نورد شده و آنیل شده عکس برداری گردید. به منظور تعیین بهترین شرایط تولید ورق چند لایه، اثر پارامتر های فرآیند اتصال نوردی مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات خواص مکانیکی در حالت های مختلف توسط آزمون کشش طبق استاندارد مجازASTM E8M انجام گردید. بررسی ها نشان داد که با آنیل نمونه ها در دماهای بالای 375 درجه سانتیگراد برای آلومینیوم، استحکام پیوند افزایش قابل توجهی نسبت به نمونه های نورد شده داشته است.
    کلیدواژگان: اتصال نوردی سرد، استحکام پیوند، ورق سه لایه آلومینیوم منیزیم، آلومینیوم خالص، فولاد زنگ نزن
  • محمد اکبری، امیرحسین سعیدی صفحات 291-298
    نانو سیال ها از طریق معلق ساختن ذرات بسیار ریز در مقیاس نانو در سیال پایه تهیه می شوند و فناوری نانو یکی از تلاش های جدید برای بررسی علوم حرارتی است. در نتیجه سرمایه گذاری عظیم کشورهای پیشرفته روی فناوری نانو، تحقیقات روی خواص حرارتی نانو سیال ها مورد توجه خاصی قرار گرفته است. با توجه به استفاده از فناوری نانو در کاهش اتلاف انرژی، در این پروژه اکسید سریم با اتیلن-گلیکول برای تهیه نانوسیال مورد استفاده قرار گرفته شد. به منظور پایدار سازی نانوسیال از فرآیند موج دهی آلتراسونیک و برای اندازه گیری لزجت از لزجت سنج دیجیتال استفاده شد. در این مقاله به بررسی اثر دما و کسر حجمی روی لزجت نانو سیال پرداخته و نتایج این بررسی ها نشان می دهد که در تمامی غلظت ها با افزایش دما، لزجت کاهش می یابد. همچنین با افزایش کسر حجمی نانو ذرات، لزجت افزایش می یابد. همانطور که نتایج نشان می دهد تغییرات لزجت با دما در غلظت های بالاتر شدت بیشتری دارد. پس از بررسی خواص رئولوژیک و بدست آوردن دقیق داده های آزمایشگاهی، رابطه ای برای تخمین لزجت نانوسیال با توجه به دما و کسر حجمی بدست می آید که از دقت بالایی برخوردار است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، لزجت دینامیکی، دی اکسید سریم، اتیلن گلیکول
  • مسعود افرند، مسعود کثیری صفحات 299-308
    وجود جریان جابجایی آزاد درون محفظه ای که از یک مذاب در حال انجماد پر شده است باعث پدیدار شدن یک ساختار غیر همگن و درشت دانه در محصول نهایی می گردد. با اعمال میدان مغناطیسی مناسب بر مذاب درون محفظه، جریان جابجایی آزاد کاهش یافته و یک ساختار ریز دانه و همگن در محصول نهایی بوجود می آید. در این تحقیق، با استفاده از روش حجم محدود، به بررسی عددی تاثیر اعمال یک میدان مغناطیسی بر جریان جابجایی آزاد و میدان دما در حالت دائم و آرام درون یک حلقه طویل، که گالیم مذاب در فضای بین دو استوانه افقی هم محور قرار دارد پرداخته شده است. دیواره های خارجی و داخلی حلقه به ترتیب دارای دمای سرد و گرم هستند. اثر قدرت میدان مغناطیسی بر میدان جریان و میدان دما، تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف دیگری نظیر عدد رایلی، زاویه اعمال میدان مغناطیسی و نسبت شعاع های داخلی و خارجی حلقه بر میدان جریان و میدان دما مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با مایل کردن میدان معناطیسی نسبت به افق مقدار عدد ناسلت افزایش یافت که این افزایش در بازه ای خاص از اعداد هارتمن محسوس تر است. همچنین با افزایش عدد رایلی روند تغییر عدد ناسلت برحسب قدرت میدان مغناطیسی تغییری نمی کند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، گالیوم مذاب، میدان مغناطیسی، جابجایی آزاد، فرآیند ریخته گری
  • نوید قاجاری، داود طغرایی، احمدرضا عظیمیان صفحات 309-326
    در این پژوهش به بررسی رفتار نانوذرات با استفاده از یک مدل عددی پرداخته شده است. برای این مطالعه از مدل فازهای مجزا برای بررسی انتقال حرارت جابجایی آزاد و ترکیبی در یک محفظه مستطیلی شکل با ابعاد 1×4 سانتیمتر مربع با استفاده از نانوآئروسل هنگامی که نانوذرات مس در هوا در جریان است، استفاده شده است و با تغییر در اختلاف دما در دیواره گرم و سرد، تاثیر آن را بر میزان انتقال حرارت بررسی شده است. شبیه سازی فوق شامل شبیه سازی جریان دو بعدی و آرام است و حالت شار ثابت بر روی 2 وجه جانبی در جابجایی آزاد و دمای ثابت بر روی وجه بالایی(صفحه سرد) با دمای 300 کلوین در نظر گرفته شد و دما در وجه پایینی (صفحه گرم) در سه حالت 350، 400 و 450 کلوین مقایسه شد. توزیع دما، بردار سرعت، شار حرارت سطح و عدد ناسلت در طول مسیر بررسی شده است.
    کلیدواژگان: نانوذره، آئروسل، انتقال حرارت جابجایی، نانو سیال
  • علیرضا نداف اسکویی، هادی محمدی هویه، وحید علایی، خداداد واحدی صفحات 327-340
    در این مقاله، کمانش نامتقارن ورق دایروی ساخته شده از مواد هدفمند، با خواص وابسته به دما که تحت تاثیر فشار شعاعی و دمای یکنواخت قرار دارد ، مورد بررسی قرار گرفته است. این ورق بر روی محیط الاستیک تعبیه شده است که این محیط توسط دو مدل وینکلر و پاسترناک شبیه سازی شده اند. کلیه ی خواص مکانیکی ماده، بصورت غیرخطی با دما تغییر می نمایند. معادله تعادل سیستم با استفاده از نظریه ی کلاسیک ، فرضیه ی غیرخطی فون-کارمن و اصل تغییرمکان مجازی دست آمده است. وجود شاخه های کمانش تخمین زده شده است و معادلات پایداری توسط معیار تعادل در مجاورت به دست آمده است. در ادامه معادلات پایداری توسط پارامترهای بدون بعد بی بعدسازی شده و توسط یک روش تحلیلی حل گردیده اند. تاثیر پارامترهایی از جمله ضرایب بستر الاستیک بر بار بحرانی کمانش ورق دایروی هدفمند، نسبت ضخامت ورق به شعاع خارجی و شاخص تابع توانی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از پژوهش حاضر با نتایج سایر مراجع مورد راستی آزمایی قرار گرفته و مطابقت بین آنها رضایت بخش است. نتایج این پژوهش نشان می دهند که افزایش دما باعث کاهش مدول یانگ و سفتی ماده هدفمند و در نتیجه کاهش بار بحرانی کمانش می شود. همچنین مشاهده می شود که افزایش ضرایب بستر الاستیک وینکلر و پسترناک باعث افزایش بار بحرانی کمانش می شود.
    کلیدواژگان: ورق دایروی، کمانش نامتقارن، مواد هدفمند، خواص وابسته به دما، بستر الاستیک
  • علی اصغر نادری، محسن نظری صفحات 341-356
    هدف اصلی این مقاله، بررسی سازه ای پره کامپوزیتی یک بالگرد انتخاب شده می باشد. در این تحقیق به بررسی تنش های وارد شده بر پره های روتور (ملخ)، در اثر نیروهای گریز از مرکز، لیفت، درگ و گشتاور پیچشی پرداخته می شود. معادلات حاکم بر رفتار سازه و حل معادلات را در برنامه متلب بدست آورده و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام داده شده و با یکدیگر مقایسه می شوند. برنامه نوشته شده در متلب، براساس تئوری المان تیر بوده و محاسبه تنش ها و جابجایی های المان های درنظر گرفته شده پره از ویژگی های کد تدوین شده است. در نرم افزار آباکوس، پره بالگرد در حالت های مختلف اعم از پره آلومینیومی و کامپوزیتی با و بدون وب و پره کامپوزیتی با لایه چینی های دارای زوایای مختلف شبیه سازی شده است. نتایج این حالات گوناگون با یکدیگر و با کد مقایسه گردیده اند. در نهایت، نتایج با مقاله مرجع مقایسه شده است. مقایسه بین نتایج المان تیر و شبیه سازی آباکوس از تطابق خوبی برخوردار است. به منظور بهینه سازی ملخ کامپوزیت باید عواملی همچون کاهش مقدار جابجایی، کاهش میزان تنش و جلوگیری از افزایش بیش از حد وزن در نظر گرفته شود، به طوریکه با افزایش ضخامت لایه های 90 و 45 درجه به 6.5 میلیمتر، ماکزیمم جابجایی 12.9 سانتیمتر و وزن کل سازه 8 کیلوگرم خواهد شد.
    کلیدواژگان: پره، کامپوزیت، آباکوس، المان تیر
  • حسین وحدانی فر، رضا شیرانی، محمد دهقانی، یونس یوسفی صفحات 357-370
    در مقاله حاضر، برداشت انرژی الکتریکی از ارتعاشات اتفاقی تیر نانو اویلر- برنولی با دولایه پیزوالکتریک بررسی می گردد. تیر مذکور از یک لایه آلومینیم و دو لایه پیزوالکتریک سرامیکی با نام اختصاری PZT 5A به عنوان لایه حسگر برداشت انرژی تشکیل شده است. در روش پیش رو معادلات حاکم بر نانو تیر بایمورف به صورت تحلیلی با استفاده از تئوری کلاسیک تیرها به همراه اعمال ضریب اصلاحی ساختار نانو به دست خواهد آمد. سپس با استفاده از روش کانتروویچ معادلات سیستم به دست آمده حل خواهند شد. شرایط مرزی در نظر گرفته شده برای تیر نانو به صورت یکسر گیردار و جرم متمرکز انتهای آزاد تیرمی باشد و تابع تحریک ورودی سیستم جهت برداشت انرژی به صورت اتفاقی در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه در این پژوهش هدف بررسی میزان برداشت انرژی است بنابراین در قسمت نتایج نمودارهای ولتاژ و حداکثر قدرت خروجی تیر بایمورف نانو تحت تحریک اتفاقی و ورودی نویز سفیدو همچنین تاثیر خواص و ضریب مقیاس ذرات نانو بر میزان برداشت انرژی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تیرنانو، کوپل الکترومکانیکی، پیزوالکتریک، ارتعاش اتفاقی
  • محمد رحیم ترشیزیان، حسین اندرزجو صفحات 371-380
    در این تحقیق تعیین ضرایب شدت تنش مود ترکیبی در یک صفحه دارای سوراخ مرکزی مورد بررسی قرار گرفته است. فرض شده که سه صفحه با جنس های متفاوت به هم متصل شده است و صفحه میانی دارای یک سوراخ مرکزی است. ضرایب شدت تنش برای یک جفت ترک که از روی محیط سوراخ دایره ای به سمت بیرون سوراخ امتداد پیدا کرده، محاسبه شده است. برای تعیین ضرایب شدت تنش از نرم افزار فرانک استفاده شده است. ابتدا مسئله در محیط نرم افزار کاسکا مدل سازی شده و با انتقال مدل به نرم افزار فرانک ضرایب شدت تنش بدست آمده است. اثر عوامل مختلف نظیر قطر سوراخ، طول ترک، زاویه ترک و جنس صفحات بر ضرایب شدت تنش بررسی شده است. با افزایش طول ترک و همچنین افزایش قطر سوراخ مقدار ضریب شدت تنش افزایش می یابد. برای ترک های با طول کوچک ضریب شدت تنش وابستگی بیشتری به طول ترک دارد تا قطر سوراخ، اما با افزایش طول ترک اثر قطر سوراخ بر ضریب شدت تنش بیشتر می گردد.
    کلیدواژگان: مود ترکیبی شکست، ضریب شدت تنش، ترک منشعب از سوراخ، نرم افزار فرانک، نرم افزار کاسکا
  • سجاد نادیان برسیانی، احمد کشاورزی، امین کلاه دوز صفحات 381-390
    جهت شکل دهی قطعات بدون اثر گذاری سنبه بر روی آنها از نیروی الکترومغناطیس که یکی روش های شکل دهی سریع می باشد، استفاده می شود. استفاده از این نیرو باعث می شود که قطعات شکل دهی داده شده دارای کمترین برگشت فنری و پارگی را داشته باشند و به علت عدم اثر گذاری هزینه های ساخت تجهیزات مانند ساخت سنبه کاهش می یابد. در این مقاله از نیروی الکترومغناطیس جهت شکل دهی ورق های آلومینیوم به شکل وی شکل استفاده شده است. در شکل دهی الکترومغناطیس سیم پیچ ها رابط بین دستگاه و قطعه کار می باشند. به همین جهت در این مقاله به بررسی تعداد دور و ولتاژ دستگاه در 10 سطح پرداخته شده است. با توجه به نتایج بدست آمده و تحلیل آنها با استفاده از روش اماری فاکتوریل کامل، نشان داده شد که بهترین حالت شکل دهی در ولتاژ 1500 ولت و سیم پیچ 35 دور می باشد که دلیل آن ولتاژ بالای دستگاه جهت ایجاد یک شدت جریان آنی و تعداد دور مناسب جهت انتقال کامل نیرو به قطعه کار می باشد. بطوریکه با افزایش تعداد دور به 40 دور میزان شکل دهی به مقدار 34/3 درصد کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: شکل دهی الکترومغناطیس، شکل دهی وی شکل، شبیه سازی المان محدود، روش آماری فاکتوریل
|
  • Arash Karimipour, Davood Toghraie, Omid Ali Akbari, Majid Zarringhalam, Gholamreza Ahmadi Sheikh Shabani Pages 209-220
    Heat Transfer has special importance in engineering applications. So, researchers have suggested different new idea to increase heat transfer and using nanofluid is one of these methods In recent years, new methods have been used. One of these methods is the use of nanofluids, ., because nanofluids have higher heat transfer potential than base conventional fluids. In this investigation effect of suspended CuO nanoparticles with volume fraction of 0.005 into base water fluid is considered under turbulent flow regime inside double tube counter heat exchanger. It was observed that suspending pre-mentioned amount of nanoparticle augmentate heat transfer capability of conventional water fluid. On the other side, it leads to increase pressure drop and friction factor of water base fluid. Finally they conclude that positive effect of heat transfer augmentation is so stronger than negative effect of increasing pressure drop and friction factor that motivate to utilize this nanofluid in practical applications.
    Keywords: increase heat transfer, heat exchanger, Nanofluid
  • Seyed Mehran Zohali, Farzad Fariba Pages 221-230
    Building the Nano composites for getting material with combinational properties and improving properties of currently used material has been taken significant attention. One of the ways of building Nano composites is using a method known as powder metallurgy. Because with this method not only wastes are decreased to minimum but we can also mix the materials with high melting point with the materials with low melting point which is a difficult thing to do with foundry method. In this research titanium alloy for improvement in its mechanical properties is mixed with silicon carbide reinforcing. Knowing the fact that silicon carbide is in Nano scale these two materials start building Nano composites. The powder metallurgy method is the best way for mixing these two materials together. To make sure that the properties of the made alloy is similar to the foundry alloy, the static compression methods are used. For comparison the results, two factors such as the Nano silicon carbide percentage and the static compression pressure are. Also, Density experiment, observation of grain boundaries using a scanning electron microscope, pressure test and the hardness experiment was done on it.
    Keywords: Nano composites, Powder Metallurgy, static compression pressure, titanium, silicon carbide reinforcing
  • Mehdi Hedayatian, Khodadade Vahedi Pages 231-244
    In this paper, modeling of high speed projectiles with different nose shapes, penetrating into steel fiber reinforced concrete is investigated. This is a novel study because it considers the length to diameter ratio of steel fiber as well as projectile length to diameter ratio and volume fraction of fiber used in concrete matrix on the impact resistance of steel fiber reinforced concrete fibers at high speeds. Numerical simulation is used using LS-DYNA explicit code. The projectiles have an approximate mass of 45 (gr) and their velocities are about 2500 (m/s) penetrating into steel fiber reinforced concrete panel with volume fraction of 1.0%, 1.5% and 2.0%. In this article the exact behavior of steel fiber reinforced concrete confronting metallic projectiles at high speed is predicted. The results of the simulations are compared with experimental work of other investigators and, the results show that ogive nose projectiles are more efficient than other projectiles. In other words, by increasing the projectile length to diameter ratio from 0.5 to 0.9, for flat, hemispherical and ogive projectiles their residual velocities are increased. Also, it is shown that by increasing the volume fraction of steel fibers in concrete matrix, damage of top surface damage is reduced dramatically. The analytical model presented in this paper considers the speed variations of the projectile during the penetration process into steel fiber reinforced concrete is an important achievements this respect.
    Keywords: Erosive Projectiles, Penetration, Reinforced Concrete, Steel Fiber, Impact Resistance
  • Hasan Zamani Pages 245-258
    The use of natural gas as an alternative fuel, in recent decades has been proposed. Good combustion properties and cats less than it could be the perfect choice for the next generation. Simulation models can be of great help engine designers. Simulation models to reduce the time and costs for the development of new engines as well as in identifying the technical value that need special attention in the design, are of great importance. In this study the thermodynamic model for the study of thermodynamic parameters of a spark ignition engine fuel mix methane (C2H6O) and ethanol (CH4) is provided. To simulate the engine, the governing equations for modeling the area of combustion engines can be used. This relationship has become in MATLAB code, and finally by drawing diagrams, are analyzed. The results showed that the addition of ethanol to fuel higher percentages of methane, increasing amounts of pressure inside the cylinder, work and heat output (power stage) as well. However, the energy lost through leakage and most pure methane lowest temperature of the burned area is capable.
    Keywords: Spark ignition engines, methane, ethanol, thermodynamic simulation, engine performance parameters
  • Mohsen Jafari Dinani, Amin Kolahdooz, Seyyed Ali Eftekhari Pages 259-268
    One of the biggest problems of artisans , is notching the high speed steel roller is due to the inability to do this work, become high speed steel roller bearings are disposable. One of the biggest problems of artisans , is notching the high speed steel roller is due to the inability to do this work, become high speed steel roller bearings are disposable.When the roller is placed on the production line, because of the retained austenite make it very hard. High speed roller used in this study is barely above 70 Shc. Our goal is to obtain the optimum machining parameters that it requires a high number of tests that are practically impossible. So in order to achieve optimal machining parameters with the lowest test, RSM method in Minitab software was used. CBN tools performed well in all tests and succeeded with the best cutting speed 25 m/min, 0.05 mm feed and 0.05 mm depth of cut at the time of 1080 seconds, in notching one caliber.
    Keywords: Hot rolling, HSS roler, Bar, Notching, RSM
  • Saeed Javid, Arash Karimipour Pages 269-280
    Given the need to increase the efficiency of heat transfer in thermal systems, especially systems using nanofluids in microscale and nanoscale heat transfer equipment ideas to improve their performance is very good.In present study, the flow and heat transfer of Water-Cu nanofluid in micro-tube with slip regime with constant wall heat flux numerically simulated with low Reynolds numbers. Slip velocity and temperature jump boundary conditions are also considered along the microtube walls, for first time. The results are presented as the profiles of temperature and velocity. Nusselt number and pressure drop coefficient calculated in interance and full developed region. The effect of slip and using nano particle considerd.
    It is observed that Nusselt number increases with slip velocity coefficient and pressure drop coefficient decreases; att intrance region the Raynolds of flow has effect on Nusselt and pressure drop coefficient,too.
    Likewise observed nano particle adding to water has low effect to increases Nusselt number and pressure drop coefficientt.
    Keywords: Water-Cu nanofluid, Microtube, Slip flow, Temperature jump, Laminar flow
  • Davood Mirahmadi, Aboulfazl Gholamzadeh Pages 281-290
    Metal coating, metal materials are of two or more layers. The coating metals are widely used in industry. These sheets or saving performance and cost effective solution or both the user. Performance coating metals according to usage in structural applications, settings thermal expansion of the thermo-mechanical control (thermostat), electrical, magnetic, corrosion resistant, flowering and decorative connection is divided. In each action, you may have attended several coating metal system.
    In this study, using the process connectors, three-layer aluminum sheet net aluminum, stainless steel was producedd Magnesium-. Examples of cross-links in different situations rolled and annealed photos were taken. In order to determine the best conditions for the production of multi-layer sheet, the effect of process parameters were evaluated connectors. Changes in different mechanical properties by tensile test was performed according to ASTM E8M allowed. The survey showed that the samples annealed at temperatures above 375 ° C for aluminum, a substantial increase bond strength of the samples has been rolled.
    Keywords: Connect cold rolling, bond strength, three, layer sheet Aaluminum Magnesium, Aluminum, Stainless Steel
  • Mohammad Akbari, Amir Hossein Saeidi Pages 291-298
    Nanofluid is prepared through the nanoscale particles suspended in a fluid base and Nanotechnology is a new attempt to investigate the thermal sciences. As a result of huge investment in developed countries on nanotechnology, research on thermal properties of nano-fluids is of particular interest.Due to the usage of nanotechnology to reduce energy waste, in this project CeO2 with EG is used to prepare the nanofluid. For stabilization of nanofluid ultrasonic wave is used and viscosity is measured by digital viscometer. In this paper, the effects of temperature and volume fraction on viscosity of nanofluids are considered. This study indicated that the viscosity decrease in all concentrations when temperature is increasing and it increases with additioning volume fraction of nanoparticles. Also, the results show that viscosity changes related to temperature at higher concentrations. After deliberation of rheological properties and laboratory characteristics the exact formula for nanofluids viscosity obtained according to temperature and volume fraction to high accuracy.
    Keywords: Nanofluid, dynamic viscosity, CeO2, EG
  • Masoud Afrand, Masoud Kasiri Pages 299-308
    Free convection flow in an enclosure filled with a congealing melt leads to the product with a nonuniform structure involving large grains. The convective flows are decreased by applying an appropriate magnetic field, obtaining uniform and small grain structures. In this work, using the finite volume method, we investigated the application of a magnetic field to the convective heat transfer and temperature fields in steady and laminar flows of melted gallium in an annulus between two horizontal cylinders. The inner and outer walls of the annulus are hot and cold, respectively. Moreover, the effect of the magnetic field on the flow and temperature distribution has been investigated. The influence of the variation of other parameters including the Rayleigh number and the angle of the magnetic field on the flow and temperature field also have been studied. It has been revealed that on changing the field angle to the horizon, the Nusselt number (Nu) is increased, which is of importance in a specific range of Hartmann numbers. Also with increasing the Rayleigh number, the change in Nu with the magnetic field intensity does not occur.
    Keywords: Numerical simulation, Molten gallium, Magnetic field, Casting process
  • Navid Ghajari, Davood Toghraie, Ahmad Reza Azimian Pages 309-326
    In this study, the behavior of nanoparticles using a numerical model is discussed. For this study a model for the expansion in free convection heat transfer and mix in a rectangular container with dimensions of 1 × 4 cm using Nano-aerosols in the air is going when copper nanoparticles, use and by changing the temperature difference between hot and cold wall, we will examine its impact on the rate of heat transfer. The simulation involves two-dimensional flow simulation and relaxed state of constant flux in free convection on the two lateral sides and on the top face of constant temperature (cold plate) at 300 K was considered And at low temperature (heat plate) in three modes 350, 400 and 450 K were compared. Temperature distribution, velocity, surface heat flux and Nusselt number during the course of our review.Finally, enhanced heat transfer in the presence of copper nanoparticles and changes in the temperature difference between warm and cold wall was observed
    Keywords: Nano, particle, Aerosol, Convective heat transfer, Nano-fluid
  • Alireza Naddaf Oskouee, Hadi Mohammadi Hoveyeh, Vahid Alaee, K. Vahedi Pages 327-340
    In this paper, Asymmetric buckling analysis of functionally graded (FG) Circular plates with temperature dependent property that subjected to the uniform radial compression and thermal loading is investigated. This plate is on an elastic medium that simulated by Winkler and Pasternak foundation. Mechanical properties of the plate are assumed to vary nonlinearly by temperature change. The equilibrium equations are obtained using the classical plate theory (CPT), Von Karman geometric nonlinearity and virtual displacement method. Existence of bifurcation buckling is examined and stability equations are obtained by means of the adjacent equilibrium criterion. The effects of elastic foundation coefficient, thickness to radius, power law index, and temperature-dependency of the material properties on critical buckling load of FG plates are presented. The results of the present work have been compared with the results of other investigator and the results of the comparison are very good. It is found that by increasing temperature, critical buckling load decreases. It is also concluded that the critical buckling load of (FG) Circular plates increases with an increase in the Winkler and Pasternak constants of elastic foundation.
    Keywords: Circular plates, Asymmetric buckling, Functionally graded materials, Temperature, dependency, Elastic foundation
  • Ali Asgar Naderi, Mohssen Nazari Pages 341-356
    The main purpose of this article is the structural analysis of a composite blade of a selected helicopter. In this study, the stresses on rotor's blades caused by centrifugal forces, lift, drag and torque are analyzed. The governing equations of the structure behavior and solving processes were carried out by MATLAB software, and simulation is carried out by ABAQUS software, and they are compared with each other. The program written for MATLAB is based on beam element theory and the computation of stress and displacement of considered elements of a blade, is one of the properties of the written code. In ABAQUS, the helicopter blade is simulated in various states such as composite and aluminum blade with/without web and composite blade with laminations in different angles. The results of the mentioned states are compared with each other and with the code and finally, the results are compared with reference article. Comparison between beam element results and ABAQUS simulation shows proper match. In order to optimize a composite blade, attention must be paid to factors such as, displacement and stress reduction and prevention of excess in weight, as by an increase in thickness of 45 and 90 degree laminates to 6.5 mm, maximum displacement would be 12.9 cm, and total weight of the structure would be 8 Kg.
    Keywords: Blade, Composite, Abaqus, Beam Element
  • Hossein Vahdani Far, Reza Shirani, Mohammad Dehghani, Younes Yousefi Pages 357-370
    In the present paper, electrical energy harvesting from random vibrations of an Euler-Bernoulli nano-beam with two piezoelectric layers is investigated. The beam is composed of an aluminum layer together with two piezoelectric ceramic layers (PZT 5A) serving as energy harvesting sensors. In the proposed method, the equations governing the bimorph nano-beam will be analytically derived using classical beam theory with corresponding modification coefficients to the nano-structure applied. Then, the derived system of equations will be solved following Kantorovich method. Assumed boundary conditions for the nano-beam are as follows: a clamped end with the mass concentrated at the free end of the beam. Further, the input activation function of the system for energy harvesting was taken as being random. Since the objective of this research is to investigate the amount of harvested energy, the section on the results provides associated voltage and maximum output power curves with the bimorph nano-beam under random activation and input white noise, while also presenting the effects of characteristics and scale factor of the nano-particles on the amount of harvested energy.
    Keywords: Nano beam, Piezoelectric, Electromechanical, coupling, Radom vibrations
  • Mohammad Rahim Torshizian, Hosein Andarzjoo Pages 371-380
    In the present research, the mixed-mode fracture mechanics analysis in a plate with central hole under tensile loading is considered. It is assumed that a plate containing two symmetrical hole-edge cracks is bonded with two dissimilar planes. The stress intensity factors at the crack tips are calculated. The problem is modeled in Casca software and this model is analyzed with Franc software. The effects of various factors such as hole diameter, crack length, angle of crack and material properties of plates have been investigated on stress intensity factors. The stress intensity factors increases with increasing crack length. Also, the stress intensity factors increases with the increase of hole diameter. For a certain amount of for small crack lengths the effect of cracks length on variation of stress intensity factors is more than the hole diameter but for large crack lengths the effect of hole diameter on variation of stress intensity factors is more than the cracks length.
    Keywords: Mixed mode fracture, Stress intensity factor, hole-edge cracks, Franc software, Casca software
  • Sajad Nadian Bersiani, Ahmad Keshavarzi, Amin Kolahdooz Pages 381-390
    Electromagnetic power, which is one of the fast ways for forming, is used for forming workpieces without having any effect on them. Using it causes the workpieces to reach the minimum back spring and tear; consequently building the equipment like pistons will cost less than before. Electromagnetic power is used for forming Aluminium sheets into V shapes in this study. As the coils connect the machine and the workpieces, the number of rounds and the voltage in 10 levels will be discussed in this study. Considering the results and analysis that have been reached, the best forming occurs in the voltage of 1500 and 35 rounds. Because the machine creates a high ampere and a proper amount of rounds in this voltage in order to transfer the whole power to the workpiece. As the rounds increase to 40, the forming will decrease up to 34/3 percent
    Keywords: Electromagnetic Forming, V Shape Forming, Finite elements Simulation, Factorial Statistical method